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2015 年度 実施状況報告書

大量の低信頼エージェントによる超分散制御系の設計理論とその災害地調査への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K14006
研究機関京都大学

研究代表者

永原 正章  京都大学, 情報学研究科, 講師 (90362582)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード分散制御 / マルチエージェントシステム / 適応制御 / 伝染病拡散モデル
研究実績の概要

大量の低信頼エージェントによる超分散制御系の設計理論とその災害地調査への応用に関して,マルチエージェントシステムの制御に関する研究に取り組み,フィードバックゲインを適応的に変動させる新しい方法を提案し,国内学会にて発表した.また,超分散制御を応用した伝染病の感染メカニズムのモデル化とその制御に関する研究を行い,国際学会にて発表した.これらに加えて,関連する研究が学術論文5件および査読付き国際会議論文6件として発表された.

また,分散制御(マルチエージェントシステムの制御)の基礎に関する教科書を執筆し,コロナ社より発刊された.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当該年度の研究計画である確率的な外乱が生じるもとでの合成制御の研究に関しては,外乱が存在するときに従来のフィードバックゲインが固定されている合意制御則では合意が達成されないことを発見し,適応的なフィードバックゲインを考察した.合意が達成されるための適応フィードバックゲインが満たすべき条件を明らかにし,計算機シミュレーションにより有効性を研究した.これらの成果は,国内学会にて発表され,さらに国際会議論文としてまとめられ,現在投稿中である.さらに,適応フィードバックゲインを用いれば,合意制御における収束を高速化できることもわかった.

また,超分散制御の応用として,伝染病の拡散モデルの導出およびその制御法に関する研究も行い,国際会議論文として発表された.

以上の成果により,当初の計画以上に研究は進展しているといえる.

今後の研究の推進方策

適応フィードバックゲインを用いた合意制御に関する成果をもとに,適応フィードバックゲインを用いた被覆制御を検討する.また,それらの制御法にもとづいた人命探索を模した実機実験を行う.具体的には,以下の研究を計画する.
1. 超分散制御系の被覆制御
超分散制御系を災害地域の人命探索や状況調査に応用するためには,マルチエージェントシステムにおける被覆制御を考察する必要がある.ここでは,前年度で得られた合意制御の知見にもとづき,超分散制御系の被覆制御を定式化し,シミュレーションにより有効性を検証する.
2. 小型群ロボットによる超分散制御系の検証実験
上記の理論的研究成果にもとづき,小型群ロボットを複数台用い,超分散制御系の被覆制御を用いた災害地域における人命探索を模した実機実験を行う.なお,多数の群ロボットによる分散制御の実験では,無線通信でのパケットロスや遅延などにより,実験がうまくいかない可能性がある.そのような場合は,通信の影響を考慮したシミュレーションを実行し,試行錯誤的に制御則を調整することとする.

次年度使用額が生じた理由

当該年度において予定していた実験機器の購入について,所属機関の異動があり翌年度に持ち越した.ただし,研究計画では実験機器の使用は翌年度であり,大きな問題は生じない.

次年度使用額の使用計画

繰り越した750,000円は実験機器(マイクロ群ロボットおよび制御用計算機)の購入に充て,前年度に予定していた実験機器の立ち上げを今年度初頭に行う.

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件、 招待講演 6件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] University of Paderborn(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Paderborn
  • [国際共同研究] Aalborg University(Denmark)

    • 国名
      デンマーク
    • 外国機関名
      Aalborg University
  • [国際共同研究] Indian Institute of Technology Bombay(India)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      Indian Institute of Technology Bombay
  • [国際共同研究] Melbourne University(Australia)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      Melbourne University
  • [国際共同研究] University of Pennsylvania(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Pennsylvania
  • [雑誌論文] Digital repetitive controller design via sampled-data delayed signal reconstruction2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara and Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 65 ページ: 203-209

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2015.11.029

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Value function in maximum hands-off control for linear systems2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda and M. Nagahara
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 64 ページ: 190-195

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2015.10.043

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Maximum hands-off control: a paradigm of control effort minimization2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara, D. E. Quevedo, and D. Nesic
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 61 ページ: 735-747

    • DOI

      10.1109/TAC.2015.2452831

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Discrete signal reconstruction by sum of absolute values2015

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters

      巻: 22 ページ: 1575-1579

    • DOI

      10.1109/LSP.2015.2414932

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Digital cancelation of self-interference for single-frequency full-duplex relay stations via sampled-data control2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, M. Nagahara, K. Hayashi, and Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 8 ページ: 321-327

    • DOI

      10.9746/jcmsi.8.321

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ネットワーク上の制御と信号処理2016

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      第3回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 発表場所
      南山大学名古屋キャンパス(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-03-10
    • 招待講演
  • [学会発表] マルチエージェントシステムの制御2016

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      2016年1月電子情報通信学会信号処理研究会
    • 発表場所
      関西学院大学大阪梅田キャンパス(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-01-18
    • 招待講演
  • [学会発表] 合意制御と分散最適化2016

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      2016年1月電子情報通信学会信号処理研究会
    • 発表場所
      関西学院大学大阪梅田キャンパス(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-01-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Sampled-data H-infinity optimization for self-interference suppression in baseband signal subspaces2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, M. Nagahara, K. Hayashi, Y. Yamamoto
    • 学会等名
      54th IEEE Conference on Decision and Control (CDC2015)
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-domain equalization for single-frequency full-duplex wireless relay using H2 optimal control2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, M. Nagahara, K. Hayashi, Y. Yamamoto
    • 学会等名
      47th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications (SSS'15)
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Discrete model predictive control by sum-of-absolute-values optimization2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda and M. Nagahara
    • 学会等名
      47th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications (SSS'15)
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-05
    • 国際学会
  • [学会発表] ネットワーク上の制御と信号処理,チュートリアル講演2015

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      第58回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-11-14
    • 招待講演
  • [学会発表] L1-optimal disturbance rejection for disease spread over time-varying networks2015

    • 著者名/発表者名
      M. Ogura, M. Nagahara, and V. M. Preciado
    • 学会等名
      The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics (SWARM2015)
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-10-28 – 2015-10-30
    • 国際学会
  • [学会発表] 役に立つ「マルチエージェントシステムの制御」2015

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      SICEネットワーク上の制御と信号処理調査研究会
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-09-29
    • 招待講演
  • [学会発表] マルチエージェントシステムの制御(1)総論と制御工学の基礎2015

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 招待講演
  • [学会発表] Loop-Back Interference Suppression for OFDM Signals via Sampled-Data Control2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, M. Nagahara, K. Hayashi, and Y. Yamamoto
    • 学会等名
      10th Asian Control Conference (ASCC)
    • 発表場所
      Kota Kinabalu, Malaysia
    • 年月日
      2015-05-31 – 2015-06-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuity of the Value Function in Sparse Optimal Control2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda and M. Nagahara
    • 学会等名
      10th Asian Control Conference (ASCC)
    • 発表場所
      Kota Kinabalu, Malaysia
    • 年月日
      2015-05-31 – 2015-06-03
    • 国際学会
  • [図書] マルチエージェントシステムの制御2015

    • 著者名/発表者名
      東,永原,石井,林,桜間,畑中
    • 総ページ数
      232
    • 出版者
      コロナ社

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-01-27  

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